2022年中国南北地震带先后发生青海门源 MS6.9 和四川泸定 MS6.8 地震, 2次地震均造成严重的财产损失, 后者还造成100多人伤亡与失联。这2次地震前, 中国地震局在南北地震带开展过多期地表重力观测, 观测到震中区域地表重力正、负变化交替出现, 呈现出的显著重力异常变化具有四象限分布特征。文中回顾了对这2次地震成功的中期预测和预测依据, 2次地震的实际震中与2022年度的预测地震危险区中心距离均≤56km, 尤其是2021年度对震中位置的精准判定, 实际震中与预测震中距离均≤10km。流动重力测量是探索地震预测的主要观测手段, 建立高密度的原子重力仪绝对重力观测网络或具有良好绝对重力控制的相对重力观测网络, 开展密集的强化监测, 有可能揭示高风险区震中附近的地下结构分布特征, 提取强震、大地震孕育过程中震源变化伴随的绝对重力变化信号, 发展其地震短临预测应用与研究。
文中应用1996—2007年龙门山断裂带上的重力观测资料, 分析了汶川地震前亚失稳阶段的重力场变化特征, 根据震前失稳过程的重力场观测证据探讨应用重力场识别断层进入亚失稳阶段的证据和方法。研究结果表明: 1)汶川地震前沿龙门山断裂带的时变重力场在1996—2001期间呈正常态变化, 2001—2004期间出现区域性区重力异常, 2004—2007期间出现较明显的反向变化, 震前一年变化较弱, 呈现闭锁状态。这种变化过程较好地对应了岩石变形实验中由稳态加载阶段到失稳阶段中的线性稳态、 偏离线性稳态、 亚失稳状态的过程。2)龙门山断裂东侧接近四川盆地上的测点时序变化平缓无序, 西侧后山断裂带上的测点在2002年开始出现一致性较好的“同升同降”变化特征。汶川地震发生在后山断裂带上, 震后余震的分布和该断裂带的走向一致, 说明该断裂带是断层的主要失稳位置, 该断层的失稳导致该区域测点的重力场变化一致, 符合实验研究中断层由稳态进入亚失稳状态的物理场协同化演化的判定依据。3)重力剖面点的时空变化显示, 2008年汶川8.0级地震前在龙门山断裂西侧可观测到一次断层活动协同化过程。
中国东南部地区或分布崇山峻岭，或为新生代盆地覆盖，因而活动断裂的发现与定位极为困难。沿断裂的地震活动可以成为断裂现今活动的直接证据，但需要地震的精确定位。文中通过精定位背景地震活动性，初步分析了区域构造活动与背景地震活动的关系，解译了研究区存在的隐伏活动断裂。利用双差地震定位法对中国东南部地区大致22°~35°N，106°~122°E范围内1990-2014年发生的背景地震开展了重新定位工作，重新定位了51000多个小震的震源参数。重新定位的背景地震活动表现出与区域构造活动相一致的分布特征，具有分区活动性，不同构造区出现不同的分布样式。现今活动较弱的构造区，地震活动分布离散或稀疏，没有指示出隐伏活动断裂的存在。在现今活动较强的构造区，地震活动明显集中成线性条带状，线性条带的展布样式和方向与区域构造格局和主要断裂走向一致。以线性条带分布的背景地震活动性揭示出的隐伏活动断裂主要分布在东南沿海一带、桂西北地区、四川盆地东南缘以及霍山一带，多数为以往研究所未发现的断裂。重新定位地震在不同构造区的震源深度分布差异明显，在块体中部区域震源深度最浅，主要分布在0~15km，表明脆性变形主要发生在上地壳，中下地壳为半塑性、塑性变形状态；在东南沿海一带，有下地壳地震发生。震源深度最深的区域为四川盆地的东南缘一带，有地震震源深度分布在40~44km，反映了地壳厚度大且下地壳为脆性变形特征，与较低的大地热流值和较硬的流变强度相一致。
从地质构造运动和1970年以来MS≥4.0地震的震源机制资料分析认为, 垂直差异性和水平剪切运动共同控制河套地震带的应力场, 使其表现出左旋剪切并具有较多的正走滑型断层机制解。根据平均力轴张量计算和自助线性反演结果, 河套地震带的最大主压应力方位为47°～52°, 作用方向NE-SW; 最小主压应力方位313°～322°, 作用方向NW-SE。平均力轴张量计算结果显示, 所辖次级块体的应力场特征并不完全一致, 临河盆地的应力场与河套地震带相协调, 呼包盆地的应力场表现出区域性差异, 压应力方向在包头地区出现顺时针偏转, 作用方向NEE; 这种非均匀性的应力场分布特征可通过历史中强地震和近期中小地震的应力轴水平投影分布图像得到证实。2003年以来, 河套地震带的震源机制一致性参数的时序曲线趋势下降, 这种有序变化更多地是由临河至乌海地区的震源机制一致性引起的, 表明该构造部位有可能成为未来应力高度积累和加速释放的优先场所。
首先根据水平无限长圆柱形地质体的理论重力异常, 在频率域使用余弦变换法, 通过位场变换计算了水平方向的重力梯度, 并与理论重力梯度做比较, 发现余弦变换法计算得到的水平重力梯度是可靠的。其次, 使用频率域中的余弦变换法计算了2010年9月至2012年10月芦山地震前的累积重力水平梯度, 并求得沿龙门山断裂带走向和垂向的重力水平梯度。结果表明: 沿断裂带走向和垂向的重力梯度能够以明显的条带状更好地显现出重力在断裂两侧的相对变化, 并且芦山震中位于重力梯度高值区的中间地带; 重力水平总梯度变化显示, 在理县—芦山一带、康定—石棉一带为重力梯度高值区, 且高值区位置及走向与区域断裂构造基本重合, 并在理县、康定以及石棉附近重力水平梯度值为极值区。
